Статья, опубликованная в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering, приносит хорошие новости для любителей кофе: пластик в использованных кофейных чалдах можно перерабатывать для изготовления нитей для 3D-принтеров, сводя к минимуму его воздействие на окружающую среду.
Решение было успешно протестировано исследовательскими группами в Бразилии в Федеральном университете Сан-Карлос (USFCar) и Университете штата Кампинас (UNICAMP), а также в Великобритании в Манчестерском столичном университете (MMU).
«Мы произвели новые проводящие и непроводящие нити из отходов полимолочной кислоты [PLA] из бывших в употреблении капсул для кофемашин. Эти нити находят множество применений, включая токопроводящие детали машин и датчиков», — сказал соавтор исследования Бруно Кампос Янегиц.
Бразилия является ведущим производителем и экспортером кофе в мире, а также вторым по величине потребителем после США. Хотя большая часть кофе, потребляемого в Бразилии, имеет низкое качество (Coffea canephora, также известный как кофе робуста, с высокой долей дефектов и примесей, замаскированных высокой обжаркой зерен и большим количеством сахара или подсластителей в чашке), спрос на кофе для гурманов и спешиалти кофе неуклонно растет.
Кофе для гурманов, состоящий из отборных зерен арабики (Coffea arabica) с более низкой степенью обжарки для сохранения их натуральных сахаров, аромата и вкуса, имеет 75-80 баллов по шкале, используемой Бразильской ассоциацией кофейной промышленности (ABIC) от 0 до 100. кофе также должен иметь так называемую социально-экологическую сертификацию и иметь не менее 80 баллов по шкале, используемой Бразильской ассоциацией специального кофе (BSCA).
Качество напитка также зависит от того, как он приготовлен, и многие бразильцы начали использовать кофейник (также известный как френч-пресс) или кастрюлю мока на плите (caffettiera по-итальянски) вместо традиционного тканевого или бумажного фильтра. Портативные электрические эспрессо-машины, в которых используются капсулы, также становятся все более популярными, хотя и намного дороже. Проблема с последним заключается в том, что делать с использованными контейнерами.
Несмотря на то, что существуют многоразовые капсулы, и некоторые поставщики продвигают переработку алюминиевых капсул, большинство потребителей просто выбрасывают использованные капсулы в мусорное ведро, особенно если они сделаны из пластика. Принимая во внимание все факторы, расчеты, проведенные Государственным технологическим исследовательским институтом Сан-Паулу (IPT), показывают, что «чашка чалдового кофе может нанести окружающей среде в 14 раз больше вреда, чем чашка фильтрованного кофе».
Чтобы найти применение этим отходам, исследователи изготовили электрохимические элементы с непроводящими нитями из PLA и электрохимические датчики с проводящими нитями, приготовленными путем добавления в PLA сажи. Углеродная сажа представляет собой паракристаллическую форму углерода, образующуюся в результате неполного сгорания углеводородов.
«Электрохимические датчики использовались для определения доли кофеина в черном чае и арабике», — пояснил Джанегиц.
Он добавил, что производство нити относительно простое. «Мы получаем непроводящий материал, просто промывая и высушивая капсулы PLA с последующей горячей экструзией. Чтобы получить проводящий материал, мы добавляем сажу перед нагревом и экструзией. Затем экструдированный материал охлаждают и наматывают на катушку для получения интересующей нити.
Этот процесс является хорошим примером экономики замкнутого цикла, в которой отходы, образующиеся в результате экономической деятельности, не рассматриваются как проблема, наносящая вред окружающей среде, а преобразуются в ресурсы для осуществления другой деятельности.
«Полимерная основа, полученная из использованных капсул, может создавать устройства с большой добавленной стоимостью», — сказал Янгиц.
